高COD廢水如何處理

 1.一種高COD廢水處理方法，其特征在于包括以下步驟：

 步驟1：向廢水中加入鈣鹽，鈣離子與廢水中的碳酸根反應(yīng)生成碳酸鈣，然后沉淀去除碳酸鈣，鈣鹽的加入量應(yīng)使鈣鹽將廢水中的碳酸根完全去除;

 步驟2：在攪拌下向經(jīng)過步驟1處理后的廢水中分次加入氨基磺酸，氨基磺酸將廢水中的亞硝酸根還原產(chǎn)生N2，當(dāng)廢水中不再產(chǎn)生氣泡時(shí)即完成亞硝酸鹽的去除;氨基磺酸的加入總量應(yīng)使氨基磺酸將廢水中的亞硝酸根完全去除;

 步驟3：將經(jīng)過步驟2處理的廢水的pH值調(diào)節(jié)至-;

 步驟4：將PH調(diào)整后的廢水送入反應(yīng)器中進(jìn)行微波催化氧化處理，并向反應(yīng)器中添加微波催化劑，向反應(yīng)器內(nèi)廢水施加功率在W～W之間的微波，所述微波催化劑由活性炭表面負(fù)載過渡金屬錳氧化物構(gòu)成，并且微波催化劑的比表面積至少為～m2/g，微波氧化處理時(shí)間持續(xù)3‐4h;

 步驟5：重復(fù)步驟4多次，至微波處理后的廢水COD下降至排放標(biāo)準(zhǔn)以下。

 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高COD廢水處理方法，其特征在于步驟1中向廢水加入鈣鹽的過程中應(yīng)同時(shí)攪拌廢水，使廢水與鈣鹽充分反應(yīng)。

 3.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高COD廢水處理方法，其特征在于所述步驟4中向反應(yīng)器內(nèi)投入微波催化劑，所述微波催化劑用量按高 COD有機(jī)廢水體積計(jì)為～g/L。

 4.一種高COD廢水處理裝置，其特征在于設(shè)有沉淀濾清池、酸堿調(diào)節(jié)池以及微波催化氧化反應(yīng)器，其中沉淀濾清池中設(shè)有加料管和過濾模塊，微波催化氧化反應(yīng)器的殼體上部設(shè)有排氣管、催化劑加入口，殼體下部設(shè)有排水口。

 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高COD廢水處理裝置，其特征在于沉淀濾清池中設(shè)有沿廢水流向依次設(shè)置的多級過濾模塊，所述過濾模塊為固定有吸附劑的過濾格柵。

 說明書

 高COD廢水處理方法及裝置

 技術(shù)領(lǐng)域：

 本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種工藝合理、處理效率高的高COD廢水處理方法及裝置。

 背景技術(shù)：

 高亞硝酸鹽、高碳酸鹽和高COD濃度的廢水通常來自化工生產(chǎn)行業(yè)，其COD濃度>mg/L、硝酸鹽濃度>mg/L、碳酸鹽濃度>mg/L，BOD5/COD<0.1，該類廢水的毒性高、可生化性差，其中的有機(jī)污染物種類繁多，主要為苯系物、有機(jī)腈類及雜環(huán)類等。

 目前主要采用三效蒸發(fā)和高溫焚燒的方法來處理此類廢水，但這些方法存在以下不足：(1)蒸發(fā)和焚燒的能耗過高，處理成本十分高昂;(2)廢水中的有機(jī)污染物無法完全降解，容易造成二次污染物;(3)處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽類危險(xiǎn)固體廢棄物，亞硝酸鹽具有強(qiáng)致癌性，與有機(jī)物接觸容易發(fā)生爆炸，二次污染較為嚴(yán)重。

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 芬頓（Fenton）技術(shù)的起源與應(yīng)用

 芬頓技術(shù)源于年法國科學(xué)家Fenton的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)他觀察到在酸性溶液中Fe2+和H2O2共同存在時(shí)，可以有效降解酒石酸，為了紀(jì)念這位開創(chuàng)性科學(xué)家，后人將這一酸性條件下使用過氧化氫與亞鐵鹽試劑的體系稱為芬頓試劑。隨后，年Eisenhauer首次將芬頓試劑應(yīng)用于苯酚和烷基苯廢水的處理，此后，芬頓技術(shù)被廣泛用于水處理、污泥處理、土壤修復(fù)和垃圾滲濾液等領(lǐng)域。

 芬頓技術(shù)在水處理中的優(yōu)勢

 芬頓體系產(chǎn)生的羥基自由基·OH具有極高的氧化電極電位，使其能夠有效分解常規(guī)方法難以處理的有機(jī)物。芬頓試劑能無選擇地與廢水中的污染物反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，它能不同程度地氧化降解各種工業(yè)廢水并去除污染物。芬頓技術(shù)在使用過程中，試劑無毒性，均相體系不存在質(zhì)量傳輸阻礙，操作簡單且相對投資成本低，因此廣泛用于生物難降解或化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水處理。

 芬頓處理工藝的基本流程

 芬頓氧化過程主要分為四個(gè)階段：pH調(diào)節(jié)至3~4、發(fā)生氧化反應(yīng)、將溶液pH值中和至7~8、進(jìn)行絮凝沉淀。具體步驟包括調(diào)酸、催化劑混合、芬頓氧化和氧化反應(yīng)。在調(diào)酸階段，通過添加濃硫酸或稀硫酸調(diào)節(jié)廢水至酸性。催化劑混合階段，采用計(jì)量泵定量投加FeSO4溶液作為催化劑，并確保硫酸亞鐵與廢水充分混合。芬頓氧化階段，芬頓試劑在酸性條件下生成基自由基，破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)并最終氧化分解。氧化反應(yīng)階段，過氧化氫與廢水充分混合，并在催化劑作用下發(fā)生芬頓氧化，分解廢水中有機(jī)物。中和階段則將氧化反應(yīng)池出水pH值調(diào)整至7~8。

 光/芬頓（UV/Fenton）法

 將紫外光引入芬頓反應(yīng)中形成UV/Fenton法，該技術(shù)在光照條件下產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的·OH，并通過Fe2+的部分轉(zhuǎn)化和水解生成羥基化Fe(OH)2+，進(jìn)而促進(jìn)有機(jī)物的氧化分解。UV/Fenton法在降低Fe2+或Fe3+用量、提高H2O2利用率、增強(qiáng)有機(jī)物礦化程度以及部分有機(jī)物降解等方面具有顯著優(yōu)勢。然而，該方法在利用太陽能的能力、處理設(shè)備成本、能耗以及適用有機(jī)廢水濃度范圍等方面存在一定的限制。

 電/芬頓（Electro/Fenton）法

 電/芬頓法利用電化學(xué)法產(chǎn)生的H2O2和Fe2+作為芬頓試劑的持續(xù)來源，兩者在電場作用下立即作用生成高度活性的羥基自由基·OH，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解。電/芬頓法在自動(dòng)產(chǎn)生H2O2機(jī)制、高H2O2利用率、協(xié)同降解作用等方面表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢。然而，其陰極材料催化能力有限、電流密度低、應(yīng)用pH值范圍窄等問題限制了其廣泛應(yīng)用。

 超聲/芬頓（US/Fenton）法

 超聲波/芬頓法通過高頻聲波協(xié)同作用，使水分子和溶解O2分子發(fā)生裂解，生成大量·OH和過氧化羥基自由基·OOH等高活性自由基團(tuán)，從而提高有機(jī)污染物礦化效率。該方法在自由基生成、促進(jìn)H2O2有效分解、提高芬頓試劑氧化速度、增強(qiáng)催化劑分布均勻性和機(jī)械效應(yīng)等方面展現(xiàn)出獨(dú)特特點(diǎn)。

 微波/芬頓法

 微波/芬頓法主要通過微波輔助手段降低反應(yīng)物活化能，實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的降解。該方法具有處理速度快、氧化徹底、無二次污染、占地面積小、基建費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。然而，微波誘導(dǎo)氧化在吸附速度與氧化速度的平衡、表面熱點(diǎn)溫度控制方面仍存在挑戰(zhàn)，影響其廣泛應(yīng)用。

 芬頓氧化影響因素

 芬頓氧化工藝受到多個(gè)因素的影響，包括pH值、H2O2投加量和投加方式、催化劑投加量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等。pH值過高或過低會(huì)影響羥基自由基·OH的生成與Fe2+與Fe3+之間的平衡，H2O2投加量與比例需根據(jù)水質(zhì)試驗(yàn)確定，催化劑投加量與去除率呈先增后減的趨勢，反應(yīng)溫度影響·OH活性，而反應(yīng)時(shí)間則影響去除效果。芬頓工藝在實(shí)際應(yīng)用中需考慮水質(zhì)水量穩(wěn)定性、污染物濃度、去除率與排放標(biāo)準(zhǔn)等因素。

 芬頓法處理廢水的注意事項(xiàng)與調(diào)試方法

 芬頓法處理廢水時(shí)需注意水質(zhì)水量穩(wěn)定、懸浮物濃度控制、污染物去除率與排放標(biāo)準(zhǔn)的匹配。進(jìn)水水質(zhì)調(diào)試時(shí)，需調(diào)節(jié)pH、溫度和污染物濃度，確保芬頓工藝的有效性。工藝調(diào)試需調(diào)整藥劑投加量、pH值等條件，并根據(jù)廢水特性進(jìn)行試驗(yàn)。對于固液分離系統(tǒng)，應(yīng)合理投加助凝劑如PAM，并監(jiān)控溶解池和溶液池的沉淀情況。芬頓工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮設(shè)備、管道、材料的耐酸堿、抗氧化腐蝕能力，以及廢水輸送管道材質(zhì)的選擇。

 氧化反應(yīng)單元與中和池的有效容積計(jì)算

 計(jì)算反應(yīng)池有效容積時(shí)，需考慮芬頓反應(yīng)流量與停留時(shí)間。設(shè)計(jì)反應(yīng)池時(shí)，有效面積和有效高度需綜合考慮，并設(shè)置pH自動(dòng)控制儀與加藥計(jì)量泵耦合。芬頓反應(yīng)后，通過投加聚合硫酸鐵等混凝劑可進(jìn)行二次尾水脫色，以達(dá)到更好的脫色效果。

 芬頓法處理廢水后的泡沫問題與解決方法

 廢水中有機(jī)物濃度高、芬頓試劑投加順序不當(dāng)、反應(yīng)時(shí)間過長或pH值控制不佳均可能導(dǎo)致泡沫產(chǎn)生。解決方法包括優(yōu)化硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例、調(diào)整投加順序并控制pH值，以及采用消泡劑或淋噴方法去除泡沫。芬頓試劑與雙氧水快速投加或混合不均勻也是泡沫產(chǎn)生的原因，需注意控制投加速度和攪拌條件。

 芬頓與臭氧氧化技術(shù)的比較

 芬頓氧化技術(shù)操作簡單、設(shè)備成本相對較低，但需注意藥劑種類多樣、反應(yīng)條件苛刻、對設(shè)備防腐要求高，且可能產(chǎn)生鐵泥增加處理成本。臭氧氧化技術(shù)原料易得、運(yùn)輸方便、無二次污染，但臭氧發(fā)生器電耗高，設(shè)備管道易腐蝕，并存在對人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。芬頓與臭氧氧化技術(shù)各有優(yōu)劣，芬頓在成本控制方面更具優(yōu)勢。

 芬頓試劑對污泥脫水性能的影響

 適量的芬頓試劑能有效提高污泥脫水性能，降低污泥濾餅含水率和毛細(xì)吸水時(shí)間，促進(jìn)污泥中緊密結(jié)合的胞外聚合物（TB-EPS）轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)合度較低的胞外聚合物（L-EPS和S-EPS），并氧化分解胞外聚合物（EPS）等有機(jī)物，釋放細(xì)胞內(nèi)部水和結(jié)合水，從而提高污泥脫水性能。芬頓試劑投加量越大，有機(jī)物氧化分解程度越高，有機(jī)物分解越徹底，有利于提高污泥脫水效果。

水質(zhì)工程學(xué)？

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